DE1559991C - Scharnier - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharnier, bestehend aus zwei gleichgeformten Scharnierhälften, deren Scharnierhülsen koaxial angeordnete, rotationssymmetrische Ausnehmungen zur Aufnahme der Enden eines Scharnierzapfens aufweisen, der in seinem mittleren Bereich einen zylindrischen Abschnitt mit vergrößertem Querschnitt aufweist, welcher durch stetig sich verjüngende Übergangsabschnitte mit den Zapfenenden verbunden ist.

Ein derartiges Scharnier ist bereits aus der deutsehen Patentschrift 23 175 bekanntgeworden. Dort sind die Scharriierhülsen rohrförmig ausgebildet und nehmen nur die langgestreckten zylindrischen Scharnierzapfenenden auf, während der zylindrische Scharnierzapfenabschnitt mit vergrößertem Querschnitt eine geringe axiale Länge aufweist und zwischen den beiden Scharnierhülsen angeordnet ist, so daß er die Scharnierhälften im Abstand zueinander hält. Auch die beiden Übergangsabschnitte des Scharnierzapfens weisen eine geringe axiale Länge auf und besitzen die Form eines Kegelstumpfes mit großem öffnungswinkel. An diese Übergangsabschnitte legen sich die entsprechend geformten Stirnseiten der beiden Scharnierhülsen an, so daß die Übergangsabschnitte des Scharnierzapfens den auftretenden Axialdruck aufnehmen. Die größte Scharnierbelastung ergibt sich aus den radialen Scherkräften, die bestrebt sind, die beiden Scharnierhälften aus ihrer axialen Flucht zu bringen, und diese Scherkräfte werden weder von dem zylindrischen Scharnierzapfenabschnitt mit vergrößertem Querschnitt noch von den Übergangsabschnitten, sondern von den Zapfenenden aufgenommen, die einen vergleichsweise geringen Durchmesser aufweisen. Die Neigung der Ubergangsabschnitte des Scharnierzapfens zur Radialrichtung, in der die Scherkräfte wirken, verhindert nämlich, daß die Scherkräfte von den Übergangsabschnitten aufgenommen werden. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die verschiedenen Scharnierbelastungen zu resultierenden Scharnierkräften führen, die unter einem Winkel zur Scharnierachse verlaufen. Das bekannte Scharnier weist! aber keine Belastungsfläche auf, die sich in vorteilhafter Weise normal zur resultierenden Scharnierkraft erstrecken würde. Aus diesen Gründen ergeben sich beim bekannten Scharnier ungünstige Belastungsverhältnisse, die nicht nur einen metallischen Scharnierzapfen erforderlich machen, sondern gleichzeitig beim Verschwenken der Scharnierhälften zueinander zu Verschleiß und zur Geräuschentwicklung führen, so daß eine regelmäßige Schmierung notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Scharnier der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß vorteilhaftere Belastungsverhältnisse herrschen, so daß bei einer vergleichsweise kompakten Ausführung die Lebensdauer des Scharniers erhöht und gegebenenfalls auch nichtmetallische, zur Geräuscharmut führende Werkstoffe für den Scharnierzapfen verwendet werden können, wobei die Notwendigkeit einer Scharnierschmierimg entfällt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Scharnier der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Ubergangsabschnitte des Scharnierzapfens konkav gekrümmt ausgebildet sind, daß die Ausnehmungen in den Scharnierhülsen je einen zylindrisehen, zur Aufnahme des mit vergrößertem Querschnitt ausgebildeten Abschnitts des Scharnierzapfens dienenden Eingangsabschnitt aufweisen, dessen Tiefe geringer ist als die halbe Länge des Abschnitts, daß ein den Eingangsabschnitt mit einem zylindrischen, zur Aufnahme des Zapfenendes dienenden Endabschnitt verbindender Übergangsabschnitt jeder Ausnehmung dem Übergangsabschnitt des Scharnierzapfens entsprechend konvex gekrümmt ausgebildet ist und daß jede Scharnierhälfte mit einem an sich bekannten, senkrecht zur Achse der Ausnehmungen gerichteten Befestigungszapfen versehen ist, der im Bereich des Eingangsabschnitts oder in der Verbindungsebene zwischen diesem und dem Übergangsabschnitt der Ausnehmung angeordnet ist.

Bei dieser Ausbildung wird der zylindrische Scharnierzapfenabschnitt mit vergrößertem Querschnitt von den Scharnierhülsen aufgenommen, wobei im Hinblick auf die Anordnung der Befestigungszapfen die radialen Scherkräfte im wesentlichen auf diesen zylindrischen Scharnierzapfenabschnitt aufgebracht werden, der infolge seines vergrößerten Durchmessers seine erhöhte Belastbarkeit besitzt. Diese bei Scharnieren bereits verwendeten Befestigungszapfen dienen nicht nur dazu, die vom Scharnier aufzunehmenden Kräfte an einer zweckmäßigen Stelle in das Scharnier einzuleiten, sondern sie erleichtern auch das Anbringen der Scharnierhälften, wozu auch die identische Ausbildung der beiden Scharnierhälften beiträgt, die eine Verwechslung der Scharnierhälften ausschließt. Ferner sind auch die konkaven Übergangsabschnitte des Scharnierzapfens von besonderer Bedeutung, da sie nicht nur die bei einer sprunghaften Durchmesseränderung des Scharnierzapfens auftretenden ungünstigen Belastungsspitzen vermeiden, sondern unabhängig von dem Winkel, unter dem die aufzunehmenden resultierenden Scharnierkräfte den jeweiligen Belastungen entsprechend zur Scharnierachse verlaufen, stets eine Kraftaufnahmefläche aufweisen, die sich in vorteilhafter Weise normal zur Richtung der resultierenden Scharnierkraft erstreckt. Die Bedeutung der schmalen Zapfenenden schließlich liegt darin, daß sie das Einführen der betreffenden Scharnierhälfte beim Einhängen des verschwenkbaren Teils erleichtern und infolge ihrer axialen Länge verhindern, daß bereits ein geringes zufälliges Anheben des verschwenkbaren Teils zu dessen Aushängen führt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführung ist der Durchmesser des zylindrischen Eingangsabschnitts mehr als doppelt so groß wie der Durchmesser des zylindrischen Endabschnitts der Ausnehmung. Es hat sich gezeigt, daß die Beachtung dieses Merkmals zu einem Scharnier führt, das sich durch hohe Belastbarkeit auszeichnet. -

Eine andere zweckmäßige Maßnahme besteht darin, daß die Gesamttiefe jeder Ausnehmung wenigstens dem Durchmesser ihres Eingangsabschnitts entspricht. Auch diese Maßnahme führt zu einem Scharnier, das bei vergleichsweise geringem Materialaufwand eine hohe Belastbarkeit bietet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung wird dadurch erreicht, daß der Scharnierzapfen aus einem Kunststoff mit niedrigem Reibungsbeiwert besteht. Wegen der günstigen Belastungsverhältnisse vermag auch ein Scharnierzapfen aus Kunststoff die üblicherweise auftretenden Belastungen aufzunehmen. Außerdem führt der Kunststoffzapfen zu einer leichten gegenseitigen Verschwenkbarkeit der Scharnierhälften bzw. der mit ihnen verbundenen Bauteile, wobei die Notwendigkeit zu einer Schmierung des Scharniers entfällt und außerdem Scharniergeräusche nicht zu befürchten

sind. Die Verwendung von Scharnierzapfen aus Kunststoff ist allerdings aus der schweizerischen Patentschrift 369 980 bereits bekannt.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Scharnierzapfen durch einen Stift in den Ausnehmungen lagegesichert, der sich axial durch den Scharnierzapfen und die beiden Scharnierhülsen erstreckt. Auf diese Weise können die beiden Scharnierhälften durch den Stift zusammengehalten werden, so daß das Scharnier nicht mehr ohne weiteres ausgehängt werden kann. Die Anordnung eines derartigen Stifts zum Zusammenhalten zweier Scharnierhälften ist bereits aus der deutschen Patentschrift 412 641 bekanntgeworden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand sehernatischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Anordnung von zwei Scharnieren zur Befestigung einer schwenkbaren Tür,

F i g. 2 in' vergrößertem Maßstab das gemäß F i g. 1 vorgesehene Scharnier in Seitenansicht,

F i g. 3 in einer auseinandergezogenen Darstellung ' und teilweise im Axialschnitt die Teile des Scharniers nach F i g. 2 und

F i g. 4 im Axialschnitt eine abgewandelte Ausführungsform des Scharniers.

Gemäß F i g. 1 ist eine Tür 10 innerhalb eines Türrahmens 11 angeordnet und mittels zweier in gleicher Weise ausgebildeter Scharniere 12, 14, die eine obere Scharnierhälfte 20 und eine untere Scharnierhälfte 22 aufweisen, an einer Seite des Türrahmens 11 angeschlagen.

Die in identischer Weise ausgebildeten Scharnierhälften 20, 22 sind gemäß F i g. 2 jeweils mit einem Befestigungszapfen 24 bzw. 26 versehen, der ein Gewinde aufweist. Dabei ist der Befestigungszapfen 24 an der Scharnierhülse 28 der oberen Scharnierhälfte 20 und der Befestigungszapfen 26 an der Scharnierhülse 30 der unteren Scharnierhälfte 22 vorgesehen. Die Scharnierhülsen 28, 30 sind kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei in der in F i g. 2 gezeigten Einbaulage die einen größeren Durchmesser aufweisenden Stirnseiten der Scharnierhülsen 28, 30 einander mit geringem Abstand benachbart sind.

Wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, weist die Scharnierhülse 28 eine Ausnehmung 32 und die Scharnierhülse 30 eine Ausnehmung 34 auf. Diese Ausnehmungen weisen jeweils von den einander zugewandten Stirnseiten der Scharnierhülsen 28 bzw. 30 ausgehend zunächst einen zylindrischen Eingangsabschnitt 36, der von einem ringförmigen Rand 38 der Scharnierhülse 28 bzw. 30 umgrenzt wird, sowie einen zylindrischen Endabschnitt 40 von geringerem: Durchmesser auf, zwischen denen ein koaxialer Übergangsabschnitt 42 vorgesehen ist, dessen Begrenzungswand sich konvex gekrümmt in die Ausnehmung 32 bzw. 34 vorwölbt. In die Ausnehmungen 32, 34 greift ein Scharnierzapfen 50 aus Kunststoff ein, der einen mittleren zylindrischen Abschnitt 52 aufweist, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Eingangsabschnitte 36 der Scharnierhülsen 28, 30 entspricht, dessen axiale Länge jedoch um den zwischen den Scharnierhälften 20,22 vorgesehenen Abstand größer ist als die Tiefe der beiden Eingangsabschnitte 36 zusammengenommen. Der Scharnierzapfen 50 weist ferner an jeder Stirnseite ein koaxiales Zapfenendfe 54 bzw. 55 auf, deren Durchmesser und Länge dem Durchmesser und der Tiefe der Endabschnitte 40 der Ausnehmungen 32 bzw. 34 entspricht. Das Zapfenende 54 ist durch einen Übergangsabschnitt 56 und das Zapfenende 55 durch einen Übergangsabschnitt 57 mit dem mittleren Abschnitt 52 verbunden. Die Form der Übergangsabschnitte 56, 57 entspricht den Übergangsabschnitten 42 der Ausnehmungen 32 bzw. 34. Der Scharnierzapfen 50 kann daher bis auf einen schmalen Bereich in der Mitte des Abschnitts 52 von den Ausnehmungen 32 und 34 aufgenommen werden, wobei diese vom Zapfen 50 vollständig ausgefüllt sind.

Wie in Fig. 3 für die obere Scharnierhälfte 20 angedeutet, sind die Befestigungszapfen 24 und 26, die sich rechtwinklig zur Scharnierachse erstrecken, so angeordnet, daß ihre Achse in der Verbindungsebene zwischen dem Eingangsabschnitt 36 und dem Übergangsabschnitt 42 der Ausnehmung 32 bzw. 34 liegt. Dabei sind die Abmessungen so gewählt, daß die Befestigungszapfen 24, 26 nicht in axialer Richtung über die Stirnseiten der Scharnierhülsen 28 bzw. 30 hinaus vorspringen.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach F i g. 4 umfaßt die obere Scharnierhälfte eine Scharnierhülse 62 und . die untere Scharnierhälfte eine Scharnierhülse 63. Die Scharnierhülse 62 weist eine zur Ausnehmung koaxiale Bohrung 60 und die Scharnierhülse 63 eine entsprechende Bohrung 61 auf. Auch der Scharnierzapfen 65 ist mit einer durchgehenden Axialbohrung 64 versehen, die mit den Bohrungen 60, 61 fluchtet. Durch die Bohrungen 60, 61 und 64 erstreckt sich ein Stift 66, der mit einer Kopfplatte auf der, oberen Scharnierhülse 62 aufliegt. Eine der-Kopfplatte entsprechende Unterlegscheibe 67 ist auf das untere Ende des Stiftes 66 bis in Anlage an eine Schulter 68 des Stiftes aufgeschoben. Das zur Bildung der Schulter 68 verjüngte untere Ende des Stiftes 66 ist mit einem angeformten Kopf 69 versehen, der die Unterlegscheibe 67 auf dem Stift 66 festhält, so daß dieser nicht aus den Scharnierhülsen 63,62 und aus dem Scharnierzapfen 65 herausgezogen werden kann. Dementsprechend können die Scharnierhälften nicht mehr ausgehängt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Scharnier, bestehend aus zwei gleichgeform-' ten Scharnierhälften, deren Scharnierhülsen koaxial angeordnete, rotationssymmetrische Ausnehmungen zur Aufnahme der Enden eines Scharnierzapfens aufweisen, der in seinem mittleren Bereich einen zylindrischen Abschnitt mit vergrößertem Querschnitt aufweist, welcher durch stetig sich verjüngende Übergangsabschnitte mit den Zapfenenden verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsabschnitte (56, 57) des Scharnierzapfens (50, 65) konkav gekrümmt ausgebildet sind, daß die Ausnehmungen (32, 34) in den Scharnierhülsen (28, 30; 62, 63) je einen zylindrischen, zur Aufnahme des mit vergrößertem Querschnitt ausgebildeten Abschnitts (52) des Scharnierzapfens (50, 65) dienenden Eingangsabschnilt (36) aufweisen, dessen Tiefe geringer ist als die halbe Länge des Abschnitts (52), daß ein den Eingangsabschnitt (36) mit einem zylindrischen, zur Aufnahme des Zapfenendes (54, 55) dienenden Endabschnitt (40) verbindender Übergangsabschnitt (42) jeder Ausnehmung (32, 34) dem Übergangsabschnitt (56, 57) des Schar-

nierzapfens (50.65) entsprechend konvex gekrümmt ausgebildet ist und daß jede Scharnierhälfte (20. 22) mit einem an sich bekannten, senkrecht zur Achse der Ausnehmungen (32. 34) ■ gerichteten Befestigungszapfen (24,26) versehen ist. der im Bereich des Eingangsabschnitts (36) oder in der Verbindungsebene zwischen diesem und dem Übergangsabschnitt (42) der Ausnehmung (32, 34) angeordnet ist.

2. Scharnier nach Anspruch I, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß der Durchmesser des zylindrischen Hingainisabschnitts (36) mehr als doppelt so groß wie der Durchmesser des zylindrischen Hndabschnitls (40) der Ausnehmung (32, 34) ist.

3. Scharnier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamttiefe jeder Ausnehmung (32,34) wenigstens dem Durchmesser ihres Eingangsabschnitts (36) entspricht.

4. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharnierzapfen (50, 65) aus einem KunststofT mit niedrigem Reibungsbeiwert besteht. ■

5. Scharnier nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharnierzapfen (65) durch einen Stift (66) in den Ausnehmungen (32.34) lagegesichert ist, der sich axial durch den Scharnierzapfen (65) und die beiden Scharnierhülsen (62, 63) erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen